10:45 11:30 Overhøring på kretskort, et mangesidig fenomen Med begrepet overhøring tenker man tradisjonelt på signal som overføres fra en linje til en annen. Ordet har sin opprinnelse fra telefonlinjer i kabel, hvor en samtale fra en forbindelse kunne høres på en annen. I digitalteknikken er det egentlig de samme fenomenene som gjør seg gjeldende, og selv om man ikke «hører» noe kan resultatet være svært komplisert og forårsake bit-feil i overføringer. Vi skal ta for oss forskjellige former for overhøring, hvordan de opptrer og hvordan man kan unngå problemer. Inge Lars Birkeli 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 1
Fortsettelse I fjor var jeg her og snakket om utfordringer med store hastigheter på signal, 10Gbps og høyere. Da snakket jeg mest om signaltap, men berørte litt problemer med overhøring, og nevnte at det kunne være et emne for en eventuell ny omgang. Så her er jeg! 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 2
Problemer skaleres Overhøring kan være et problem ved alle hastigheter, men blir ikke mindre ved de høyere. Ved høye hastigheter, som medfører kortere bølgelengder, skalerer problemene ned til også å gjelde de små elementene, som man før ikke brydde seg om. 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 3
Først noen begreper Crosstalk = X-Talk = Overhøring FEXT Aggressor ~ TX Victim (offer for overhøring) FEXT = Far End X-Talk NEXT = Near End X-Talk FEXT RX NEXT ~ NEXT Aggressor 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 4
Et oversett område Som sagt i innledningen er overhøring et mangesidet problem, og det gjør seg gjeldende i mange situasjoner. Det blir imidlertid ikke tid til å ta for seg alle disse, men heller konsentrere oss om et høyaktuelt område, nemlig det som har med resonans i jordledninger, som dessverre alt for ofte blir oversett. 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 5
Resonans-overhøring 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 6
Aktuelt eksempel I-Trac Vertikal Horisontal Bakplan Jord 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 7
I-Tracs resonanser 5 Bølgelengder 3GHz 9 6GHz 9GHz 18 200,000,000m/s 3,15 8mm 11mm 17mm 33mm 5+9+18=32mm 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 8
Tap og overhøring 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 9
Microstrips + guard Hva skjer her? 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 10
Jordsøm 5mm 10mm 15mm (100ps) C/2 = 150 000 000 m/s = 150 mm/ns; λ 10GGz = 15 mm; Delay: 6,7ps/mm 10Gbps 100ns øye 10GHz 15GHz Tradisjonell 5mm jord-via avstand gir resonans for 15GHz, 3. harmoniske til 10Gbps fundamental! 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 11
Demping av I-Trac Vellykket løsning for I-Trac, hvis ikke jordledning også tjener som power jord. Virker også med ene enden jordet. ~30Ω 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 12
Demping av Guard Kan være en løsning for Microstrip Guard, kanskje også med ene enden jordet. Se mer om dette her: http://www.altera.com/technology/signal/columns/2006/2006-10-oct_1.html Eller her: https://biblio.ugent.be/input/download?func=downloadfile&recordoid=1163256&fileoid=1163263 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 13
Spesiell Resonans i jordledning er en spesiell form, som ofte opptrer som overhøring fra eget signal, like gjerne som fra et annet. På et skop-bilde kan det se ut som ringing, forsinket og med tilfeldig fase. 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 14
Andre dempemetoder Amphenol's XCede system bruker en jordskjerm av materiale med dårlig ledningsevne. «A unique 3-D resonance damping shield enables very low crosstalk across a wide frequency spectrum.» 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 15
Power/jord plan Power- eller jordplan kan gi resonans i dårlig avkoblede områder, som kan virke på samme måte. Her er det tett med jord-viaer og avkobling som hjelper, og å unngå power-plan som signalreferanse. Single Ended signal er spesielt utsatt, mens differensielle som oftest ikke er berørt. 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 16
Å skreve over via Når de to lederne i et differensielt koblet par skilles, for å passere en via på hver sin side, går de over til å bli to Single Ended signal. Hvis disse da passerer områder med forskjellig jordpotensiale (støy), vil det medføre indusert signalstøy, det vil si, overhøring fra jord. 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 17
Punktvis overhøring 50Ω 25Ω 50Ω 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 18
Til slutt Spørsmål? 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 19
Helt til slutt Takk for meg! 28.01.13 DNU-seminar 18. mars 2013 på Gardermoen Side 20